Từ bã cà phê đến nguồn năng lượng xanh: Hướng đến nền sản xuất bền vững

Bã cà phê và mối nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng

Trong đời sống hiện đại, cà phê đã trở thành một phần không thể thiếu, là nguồn cảm hứng, năng lượng và văn hóa của hàng triệu người Việt Nam mỗi sáng. Nhưng ít ai biết rằng, sau mỗi tách cà phê thơm ngon, phần “phụ phẩm” là bã cà phê lại tiềm ẩn những nguy cơ môi trường và sức khỏe đáng báo động nếu không được xử lý đúng cách.

Phần lớn lượng cà phê đã qua sử dụng ở Việt Nam được ném trực tiếp vào thùng rác, không qua phân loại hay xử lý. Khi đưa ra bãi chôn lấp, chúng sẽ hòa lẫn cùng nhiều loại rác thải khác và phải mất ít nhất ba tháng mới bắt đầu phân hủy trong môi trường yếm khí.

Trong quá trình này, dầu và các hợp chất hữu cơ trong bã cà phê bị giải phóng, làm đất trở nên chua hơn, đặc biệt khi tiếp xúc với mạch nước ngầm, tạo ra dạng axit lỏng có thể phá hủy cấu trúc đất xung quanh. Mối nguy không dừng lại ở đó. Khi bị phân hủy trong điều kiện yếm khí vốn là đặc trưng của các bãi rác thì bã cà phê còn sản sinh khí metan (CH₄), một loại khí nhà kính có khả năng làm tăng nhiệt độ toàn cầu gấp 86 lần so với cùng thể tích CO₂.

Theo ước tính, mỗi tấn bã cà phê bị thải bỏ có thể sinh ra tới 340 m³ khí metan, trực tiếp góp phần vào hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu, hai vấn đề mà thế giới đang dốc sức kiểm soát.

Chuyên gia môi trường của Viện Nghiên cứu Tài nguyên và Biến đổi khí hậu nhận định: “Việc chôn lấp bã cà phê không chỉ là lãng phí nguồn sinh khối có giá trị, mà còn là nguyên nhân gián tiếp gây ô nhiễm đất, nước và không khí. Nếu tái chế đúng hướng, đây sẽ là nguồn nguyên liệu quý giá cho năng lượng tái tạo hoặc sản phẩm sinh học hữu ích”.

Nhận thức rõ trách nhiệm môi trường, nhiều doanh nghiệp tại Việt Nam trong đó nổi bật là Nestlé Việt Nam đã và đang áp dụng mô hình kinh tế tuần hoàn, biến “rác thải” thành “tài nguyên”, vừa bảo vệ môi trường, vừa tiết kiệm chi phí sản xuất.

Theo thống kê của doanh nghiệp, nhờ việc tái sử dụng toàn bộ bã cà phê, cát thải và nước thải, mỗi năm Nestlé Việt Nam giảm được gần 13.000 tấn CO₂ phát thải trong quá trình đốt lò hơi. Toàn bộ bã cà phê được chế biến thành viên năng lượng sinh khối, thay thế hơn 74% nguồn năng lượng vận hành lò hơi, giúp doanh nghiệp tiết kiệm 40 - 50 tỷ đồng/năm chi phí năng lượng.

Không chỉ dừng ở đó, hệ thống lọc và tái sử dụng nước thải sản xuất đã giúp Nestlé tiết kiệm hơn 112.000 m³ nước mỗi năm, trong đó 65% lượng nước được tái chế, giảm 30% tổng lượng nước sử dụng và 40% năng lượng tiêu hao. Đây là một con số ấn tượng trong bối cảnh khan hiếm tài nguyên nước ngày càng nghiêm trọng.

Song song với đó, cát thải trong quá trình vận hành lò hơi được tận dụng làm vật liệu gạch không nung, phục vụ các công trình thương mại và dân dụng; còn bùn thải cà phê được xử lý làm phân vi sinh, quay trở lại phục vụ canh tác nông nghiệp.

Như vậy, đầu tư cho kinh tế tuần hoàn không phải là chi phí, mà là chiến lược phát triển dài hạn, giúp doanh nghiệp tăng sức cạnh tranh, thu hút vốn đầu tư xanh, đồng thời thực hiện trách nhiệm xã hội với cộng đồng.

Hướng tới nền sản xuất cà phê bền vững tại Việt Nam

Cà phê là một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, với hơn 700.000 ha canh tác, tập trung chủ yếu tại Tây Nguyên. Tuy nhiên, sản xuất cà phê hiện nay vẫn còn nhiều thách thức: quy mô nhỏ lẻ, manh mún, diện tích cà phê già cỗi chiếm tỷ lệ cao, kỹ thuật canh tác chưa hợp lý, chế biến - bảo quản thiếu đồng bộ và thiếu liên kết thị trường.

Từ những bã cà phê tưởng chừng chỉ để bỏ đi, nhóm sinh viên Trường Quốc tế – Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo nên một bước đột phá công nghệ xanh: Coffeenergy là dự án tái chế bã cà phê thành điện cực carbon hoạt tính để sản xuất pin hữu cơ sinh học. Dự án này đã giành giải Nhất tại cuộc thi “Ý tưởng sáng tạo – khởi nghiệp IStartup 2025”, mở ra hướng đi mới cho năng lượng sinh học tại Việt Nam.

Nhóm gồm 5 sinh viên trẻ: Nguyễn Thị Như Quỳnh, Nhữ Vũ Duy, Nguyễn Anh Khoa, Nguyễn Trịnh Minh Trang và Đoàn Anh Bình, thuộc các chuyên ngành Kinh doanh quốc tế, Kế toán – Tài chính và Quản lý.

Trưởng nhóm Nguyễn Anh Khoa chia sẻ: “Chúng em đặt câu hỏi: Tại sao một lượng bã cà phê khổng lồ lại không thể trở thành nguồn năng lượng phục vụ xã hội? Từ trăn trở đó, chúng em bắt tay vào biến ý tưởng thành hiện thực khi chế tạo pin hữu cơ sinh học từ bã cà phê, góp phần giảm ô nhiễm môi trường và tạo ra giá trị mới cho nền kinh tế tuần hoàn”.

Cái tên Coffeenergy là sự kết hợp giữa Coffee và Energy thể hiện trọn vẹn ý tưởng chuyển hóa bã cà phê thành năng lượng sạch, thông qua công nghệ pin vi sinh MFC (Microbial Fuel Cell).  Khác với pin hóa học truyền thống (Lithium, Alkaline, NiMH...), pin Coffeenergy không sinh khí độc, không gây ô nhiễm đất – nước – không khí và hoàn toàn phân hủy sinh học sau khi hết vòng đời sử dụng.

Dự án được triển khai qua 5 giai đoạn khoa học chặt chẽ: Thứ nhất, khảo sát & xử lý nguyên liệu: thu thập, nghiền, sấy bã cà phê; chuẩn bị thiết bị (lò nung, máy nghiền, lò nhiệt phân…). Thứ 2, tạo vật liệu carbon sinh học (biochar): nhiệt phân bã cà phê, phân tích cấu trúc, tối ưu hóa độ dẫn điện và độ bền. Thứ 3, chế tạo điện cực anode: trộn biochar với chất dẫn điện, phủ lên lá đồng, kiểm tra độ bám và hiệu suất dẫn điện. Thứ 4, lắp ráp pin thử nghiệm: gồm anode, cathode, dung dịch điện phân, màng ngăn; kiểm tra dung lượng, vòng đời, khả năng sạc/xả. Thứ 5, mở rộng sản xuất & ứng dụng: hướng tới quy mô nhỏ, tiến tới công nghiệp hóa và thử nghiệm tại các cơ sở STEM, nông thôn.

Theo trưởng nhóm Khoa, pin Coffeenergy có thể cung cấp điện cho thiết bị IoT công suất thấp trong nông nghiệp và y tế (cảm biến độ ẩm, thiết bị đo sinh học...), đồng thời là công cụ giảng dạy trực quan trong các lớp học về năng lượng tái tạo, giúp học sinh hiểu rõ giá trị của chuỗi sản xuất xanh - sạch - bền vững.

Nhờ sử dụng nguyên liệu tái chế, chi phí sản xuất pin giảm đáng kể, tạo lợi thế cạnh tranh và khả năng thương mại hóa cao, nhất là trong bối cảnh toàn cầu đang chuyển dịch sang năng lượng sạch và kinh tế tuần hoàn.

Trong kế hoạch sắp tới, nhóm dự định hợp tác với các chuỗi cà phê lớn để xây dựng chuỗi giá trị khép kín từ thu gom bã cà phê đến sản xuất pin và thương mại hóa sản phẩm. Nếu được đầu tư, pin Coffeenergy có thể mở rộng ứng dụng sang pin dự phòng, pin lưu trữ năng lượng hộ gia đình và thậm chí pin xe điện, phù hợp với xu hướng năng lượng xanh toàn cầu.

Từ những câu chuyện của Nestlé Việt Nam đến nhóm sinh viên trẻ Coffeenergy, có thể thấy rằng bã cà phê không còn là “rác thải” trong quá trình sản xuất cà phê, mà là nguồn tài nguyên quý giá cho một nền kinh tế tuần hoàn bền vững.

Điều quan trọng là sự vào cuộc của toàn xã hội từ doanh nghiệp, nhà quản lý, người tiêu dùng cho đến thế hệ trẻ cùng thay đổi tư duy “vứt bỏ” sang “tái tạo”, coi chất thải là nguyên liệu cho vòng đời mới. Khi đó, mỗi tách cà phê buổi sáng không chỉ là khởi đầu cho một ngày làm việc, mà còn là một giọt đóng góp vào hành trình xanh hóa Trái đất, nơi Việt Nam không chỉ theo kịp, mà còn dẫn đầu trong cách mạng năng lượng xanh và phát triển bền vững.